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摘 要：水煤浆气化技术的后起之秀——晋华炉，目前已成为世界上最先进的煤气化技术之一。预计在“十三五”期间，为满足新装置建设和老装置改造的需要，为适应不同原料煤制成的水煤浆，各种类型的晋华炉均会有一个良好的发展空间，其应用推广前景值得期待。
关键词：水煤浆气化技术;后起之秀;晋华炉
1 水煤浆气化技术的优势
水煤浆气化是一种简单、成熟、经济、环保的煤气化技术，在煤化工行业得到广泛应用。其优势主要表现在如下方面。
1.1技术成熟：采用激冷流程的水煤浆气化工艺已经有50多年的历史，原料可以采用重油、渣油、水煤浆和多元料浆等，技术简单而成熟。
1.2设备简单：气化炉结构相对简单，其后续流程中的几台关键设备的结构也较简单。
1.3投资低：相对于粉煤气化，水煤浆气化装置投资低，对设备材质的要求不高，设备制造相对容易。
1.4原料易得：水煤浆是由煤、水和煤浆添加剂按一定配比磨制而成的混合物，原料易得，煤浆流动性和稳定性较高，易于储存。
1.5操作安全：水煤浆属于非易燃流体，相对于油、气、煤粉等易燃、易爆介质来说，其安全性很高。
1.6产品成本低：产品水煤气[粗合成气，以有效气（CO+H2）计]的生产成本较低。
1.7污水处理容易：水煤浆气化产生的外排灰水较容易处理。
2 晋华炉的发展历程和特点
2.1Ⅰ型晋华炉
Ⅰ型晋华炉属耐火砖气化炉，原称为“非熔渣-熔渣分级气化技术”，其主要特点是采用分级给氧与向下喷射的喷嘴。由于氧气采用分级水平供给，气化炉主喷嘴供氧量与反应需氧化学当量脱离约束，减轻了主喷嘴的氧气负荷，改善了主喷嘴的工作环境，延长了其运行周期。在此过程中，高温区自喷嘴端部下移，喷嘴处于相对低的温度区域，并提高了出渣口区域的温度，同时提高了气化室内平均温度，使气化效率得到提高，还增加了氧煤的混合，延长了物料平均停留时间，提高了有效气成分，降低了渣中的含碳量。由于氧气分级供给，比不分级气化炉轴向温度更均衡，其高径比可加大，突破了国内外关于
水煤浆气化室截面出力的限制。在同样氧煤比的情况下，分级供氧气化室排渣口的温度较只有主喷嘴供氧时要高，因而也就放宽了对原料煤灰熔点的要求，可采用的原料煤灰熔点较传统工艺约高100℃。
2.2Ⅱ型晋华炉
Ⅱ型晋华炉采用水冷壁结构。水冷壁气化炉不用耐火砖，而由挂壁的炉渣来以渣抗渣。Ⅱ型晋华炉的特点如下。
（1）内部有30mm厚的SiC涂层，运行时也不需再进行更换，2h即可直接投料。
（2）气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，起到“以渣抗渣”的效果。
（3）能够气化灰分、灰熔点、硫含量较高的煤。
（4）烧嘴和水冷壁共用1套循环水系统，循环水温度高，不容易产生露点腐蚀、硫腐蚀和应力腐蚀。
（5）烧嘴冷却采用夹套结构，不易损坏，烧嘴冷却水压力比气化炉压力高。
（6）仅需定期停炉更换烧嘴及进行系统清理，单炉年运转时间可达8000h以上，可以不设置备用炉。
2.3Ⅲ型晋华炉
Ⅲ型晋华炉属“合成气/蒸汽联产气化炉”。Ⅰ型晋华炉和Ⅱ型晋华炉采用激冷流程，而Ⅲ型晋华炉通过在激冷室内设置辐射式蒸汽发生器回收高温合成气的热量，属半废锅流程。Ⅲ型晋华炉采用水煤浆进料，气化炉上部为气化室，采用水冷壁结构，气化温度可以高达1600℃;气化炉下段采用一个辐射式蒸汽发生器（废锅），气化室高温煤气进入废锅段回收热量，副产高压蒸汽，然后进入文丘里洗涤器，最后由激冷洗涤塔洗涤水煤气。Ⅲ型晋华炉的特点如下。
（1）采用组合式烧嘴，点火、烘炉、投料用同一个烧嘴，开车过程中不需要更换烧嘴;烧嘴的冷却水使用膜式水冷壁中的水，缓解了因露点腐蚀、应力腐蚀等造成的烧嘴使用寿命较短问题，大大延长了烧嘴的使用寿命。
（2）气化室采用膜式水冷壁，气化炉炉温可适当提高，扩展了其对原料煤的适应范围;膜式水冷壁采用垂直悬挂式结构，布水均匀，水力循环系统采用自然循环设计。
（3）从气化室出来的高温合成气进入内置废锅副产高压蒸汽，提高了系统热效率，且废锅的大小可根据变换系统需要的汽气比进行设计，从而保证变换系统不再补充蒸汽。
3 坚持走水煤浆气化技术国产化的道路
水煤浆气化技术简单、成熟、经济、环保，深受国内煤化工企业的欢迎。水煤浆气化技术源于上世纪60年代引进的意大利蒙特卡蒂尼公司的重油气化技术（后置激冷流程），后来原料变为渣油，上世纪90年代原料变为煤。我国最早应用的水煤浆气化技术从Texaco公司引进，后来变成GE气化技术，虽历经几十年的发展，但其后置激冷流程并没有实质性的变化。
引进的水煤浆气化技术属于一个单元技术，它包括煤浆制备、气化炉、激冷室、文丘里喷口、激冷洗涤塔等部分，气化炉后面部分采用激冷流程。后来，此项技术国内掌握得非常好，其设计、制造、安装、生产等方面都已经完全被吃透。
在引进Shell粉煤气化技术后，国内也作了全面的消化吸收，对于冷壁炉技术、平行式多喷嘴技术也完全吃透，现已开发出四喷嘴气化炉、晋华炉等。总之，引进技术不是目的，而是激发国内创造力的起点。
晋华炉经历了10多年的不断发展，已经有3种型号，其炉壁涵盖耐火砖和水冷壁，后置流程包括激冷流程和废锅流程。针对不同的原料、不同的产品需求，可适应不同的工艺，从而全面走向煤化工应用领域。
这表明，在引进技术后，只要坚持走技术国产化的道路，不断发展、不断创新，就能够超过世界先进水平，就一定能够取得成功。
结束语
经过10多年的实践与探索，我国在水煤浆气化方面积累了丰富的操作、运行、管理与制造经验，技术日趋成熟与完善，而且经过长期的科技攻关，在消化国外先进技术的基础上推陈出新，形成了完整的水煤浆气化理论体系，研究开发出了拥有自主知识产权的水煤浆气化技术，而晋华炉则是其后起之秀的代表。
参考文献
[1]史俊高，安曉熙，王帅.我国水煤浆气化技术现状及发展趋势[J].中外能源，2020，25（03）：21-28.
关键词：水煤浆气化技术;后起之秀;晋华炉
1 水煤浆气化技术的优势
水煤浆气化是一种简单、成熟、经济、环保的煤气化技术，在煤化工行业得到广泛应用。其优势主要表现在如下方面。
1.1技术成熟：采用激冷流程的水煤浆气化工艺已经有50多年的历史，原料可以采用重油、渣油、水煤浆和多元料浆等，技术简单而成熟。
1.2设备简单：气化炉结构相对简单，其后续流程中的几台关键设备的结构也较简单。
1.3投资低：相对于粉煤气化，水煤浆气化装置投资低，对设备材质的要求不高，设备制造相对容易。
1.4原料易得：水煤浆是由煤、水和煤浆添加剂按一定配比磨制而成的混合物，原料易得，煤浆流动性和稳定性较高，易于储存。
1.5操作安全：水煤浆属于非易燃流体，相对于油、气、煤粉等易燃、易爆介质来说，其安全性很高。
1.6产品成本低：产品水煤气[粗合成气，以有效气（CO+H2）计]的生产成本较低。
1.7污水处理容易：水煤浆气化产生的外排灰水较容易处理。
2 晋华炉的发展历程和特点
2.1Ⅰ型晋华炉
Ⅰ型晋华炉属耐火砖气化炉，原称为“非熔渣-熔渣分级气化技术”，其主要特点是采用分级给氧与向下喷射的喷嘴。由于氧气采用分级水平供给，气化炉主喷嘴供氧量与反应需氧化学当量脱离约束，减轻了主喷嘴的氧气负荷，改善了主喷嘴的工作环境，延长了其运行周期。在此过程中，高温区自喷嘴端部下移，喷嘴处于相对低的温度区域，并提高了出渣口区域的温度，同时提高了气化室内平均温度，使气化效率得到提高，还增加了氧煤的混合，延长了物料平均停留时间，提高了有效气成分，降低了渣中的含碳量。由于氧气分级供给，比不分级气化炉轴向温度更均衡，其高径比可加大，突破了国内外关于
水煤浆气化室截面出力的限制。在同样氧煤比的情况下，分级供氧气化室排渣口的温度较只有主喷嘴供氧时要高，因而也就放宽了对原料煤灰熔点的要求，可采用的原料煤灰熔点较传统工艺约高100℃。
2.2Ⅱ型晋华炉
Ⅱ型晋华炉采用水冷壁结构。水冷壁气化炉不用耐火砖，而由挂壁的炉渣来以渣抗渣。Ⅱ型晋华炉的特点如下。
（1）内部有30mm厚的SiC涂层，运行时也不需再进行更换，2h即可直接投料。
（2）气化炉运行时，气化反应段膜式壁固化的灰渣层能够对水冷壁起保护作用，防止水冷壁管受到熔渣的侵蚀，起到“以渣抗渣”的效果。
（3）能够气化灰分、灰熔点、硫含量较高的煤。
（4）烧嘴和水冷壁共用1套循环水系统，循环水温度高，不容易产生露点腐蚀、硫腐蚀和应力腐蚀。
（5）烧嘴冷却采用夹套结构，不易损坏，烧嘴冷却水压力比气化炉压力高。
（6）仅需定期停炉更换烧嘴及进行系统清理，单炉年运转时间可达8000h以上，可以不设置备用炉。
2.3Ⅲ型晋华炉
Ⅲ型晋华炉属“合成气/蒸汽联产气化炉”。Ⅰ型晋华炉和Ⅱ型晋华炉采用激冷流程，而Ⅲ型晋华炉通过在激冷室内设置辐射式蒸汽发生器回收高温合成气的热量，属半废锅流程。Ⅲ型晋华炉采用水煤浆进料，气化炉上部为气化室，采用水冷壁结构，气化温度可以高达1600℃;气化炉下段采用一个辐射式蒸汽发生器（废锅），气化室高温煤气进入废锅段回收热量，副产高压蒸汽，然后进入文丘里洗涤器，最后由激冷洗涤塔洗涤水煤气。Ⅲ型晋华炉的特点如下。
（1）采用组合式烧嘴，点火、烘炉、投料用同一个烧嘴，开车过程中不需要更换烧嘴;烧嘴的冷却水使用膜式水冷壁中的水，缓解了因露点腐蚀、应力腐蚀等造成的烧嘴使用寿命较短问题，大大延长了烧嘴的使用寿命。
（2）气化室采用膜式水冷壁，气化炉炉温可适当提高，扩展了其对原料煤的适应范围;膜式水冷壁采用垂直悬挂式结构，布水均匀，水力循环系统采用自然循环设计。
（3）从气化室出来的高温合成气进入内置废锅副产高压蒸汽，提高了系统热效率，且废锅的大小可根据变换系统需要的汽气比进行设计，从而保证变换系统不再补充蒸汽。
3 坚持走水煤浆气化技术国产化的道路
水煤浆气化技术简单、成熟、经济、环保，深受国内煤化工企业的欢迎。水煤浆气化技术源于上世纪60年代引进的意大利蒙特卡蒂尼公司的重油气化技术（后置激冷流程），后来原料变为渣油，上世纪90年代原料变为煤。我国最早应用的水煤浆气化技术从Texaco公司引进，后来变成GE气化技术，虽历经几十年的发展，但其后置激冷流程并没有实质性的变化。
引进的水煤浆气化技术属于一个单元技术，它包括煤浆制备、气化炉、激冷室、文丘里喷口、激冷洗涤塔等部分，气化炉后面部分采用激冷流程。后来，此项技术国内掌握得非常好，其设计、制造、安装、生产等方面都已经完全被吃透。
在引进Shell粉煤气化技术后，国内也作了全面的消化吸收，对于冷壁炉技术、平行式多喷嘴技术也完全吃透，现已开发出四喷嘴气化炉、晋华炉等。总之，引进技术不是目的，而是激发国内创造力的起点。
晋华炉经历了10多年的不断发展，已经有3种型号，其炉壁涵盖耐火砖和水冷壁，后置流程包括激冷流程和废锅流程。针对不同的原料、不同的产品需求，可适应不同的工艺，从而全面走向煤化工应用领域。
这表明，在引进技术后，只要坚持走技术国产化的道路，不断发展、不断创新，就能够超过世界先进水平，就一定能够取得成功。
结束语
经过10多年的实践与探索，我国在水煤浆气化方面积累了丰富的操作、运行、管理与制造经验，技术日趋成熟与完善，而且经过长期的科技攻关，在消化国外先进技术的基础上推陈出新，形成了完整的水煤浆气化理论体系，研究开发出了拥有自主知识产权的水煤浆气化技术，而晋华炉则是其后起之秀的代表。
参考文献
[1]史俊高，安曉熙，王帅.我国水煤浆气化技术现状及发展趋势[J].中外能源，2020，25（03）：21-28.